多频数字微型直放站的制作方法

本实用新型涉及一种移动通信技术领域，尤其是涉及一种多频数字微型直放站。

背景技术：

随着移动通信市场的迅猛发展，用户越来越希望可随时随地提供高质量通信。为此，移动通信服务商开始在室外、建筑物内部及地下等电波难以覆盖的盲区设置直放站，以最大限度地满足用户对于通话服务的需求。

通常的，移动通信直放站类型包括GSM移动通信直放站、CDMA移动通信直放站等，移动通信直放站为各种信号盲区提供不同的详细解决方案，其适应范围如下：扩大服务范围，消除覆盖盲区，如高山，建筑物，树林等阻挡物而形成的信号盲区；在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖；沿高速公路架设，增强覆盖效率；解决室内覆盖，如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区；将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙；其它因屏蔽不能使信号直接穿透之区域等。

随着移动通信的高速发展，直放站应用越来越广泛，传统的直放站中仅能实现单个或者两个频段带宽进行处理，且硬件设计复杂、成本高，无法满足通信网络建设的需要，因此，需要设计用于多频多制式的无线数字微型直放站。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种多频数字微型直放站，所述多频数字微型直放站融合了GSM/DCS/WCDMA/TD_LTE系统，能够实现多个频率带宽的信号处理，最终实现2G/3G/4G信号覆盖，具有集成度高、成本低的优点。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种多频数字微型直放站，包括

用于对链路信号进行滤波、分离的第一介质多频合路器及第二介质多频合路器；

用于对滤波、分离后的链路信号进行滤波、放大的至少一个第一射频模拟放大电路模块及第二射频模拟放大电路模块；

用于滤波、放大后的链路信号进行数字信号和模拟信号之间相互转换的至少一个第一数模转换电路模块以及至少一个第二数模转换电路模块；以及

用于对数字信号进行抽取、插值、成形滤波处理的FPGA模块；

所述第一射频模拟放大电路模块与第一介质多频合路器，以及第一数模转换电路模块相连接；

所述FPGA模块与第一数模转换电路模块，以及第二数模转换电路模块相连接；所述第二射频模拟放大电路模块与第二数模转换电路模块，以及第二介质多频合路器相连接。

优选地，所述第一射频模拟放大电路模块包括第一射频模拟前端放大电路模块和第一射频模拟后端放大电路模块，所述第一射频模拟前端放大电路模块包括至少一个放大器和声表面滤波器，第一射频模拟后端放大电路模块包括至少一个放大器和声表面滤波器。

优选地，所述第二射频模拟放大电路模块包括第二射频模拟前端放大电路模块和第二射频模拟后端放大电路模块，所述第二射频模拟后端放大电路模块包括至少一个放大器和声表面滤波器，第二射频模拟前端放大电路包括至少一个放大器和声表面滤波器。

优选地，所述第一模数转换电路模块包括用于将模拟信号转换为数字信号的第一ADC模数转换电路模块和用于将数字信号转换为模拟信号的第一DAC数模转换电路模块。

优选地，所述第一ADC模数转换电路模块包括相连接的低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器，放大器，以及FIR数字滤波器，所述第一DAC数模转换电路模块包括相连接的CIC插值滤波器、至少一个放大器，以及混频器。

优选地，所述第二数模转换电路模块包括用于将模拟信号转换为数字信号的第二ADC模数转换电路模块和用于将数字信号转换为模拟信号的第二DAC数模转换电路模块。

优选地，所述第二ADC模数转换电路模块包括相连接的低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器，放大器，以及FIR数字滤波器，所述第二DAC数模转换模块包括相连接的CIC插值滤波器、至少一个放大器，以及混频器。

优选地，所述第一介质多频合路器与第一射频模拟放大电路模块之间设有第一射频开关电路模块，所述第二介质多频合路器与第二射频模拟放大电路模块之间设有第二射频开关电路。

优选地，所述第一射频模拟放大电路模块包括第一射频模拟前端放大电路模块和第一射频模拟后端放大电路模块，所述第一射频模拟后端放大电路模块包括至少一个放大器，第一射频模拟前端放大电路包括至少一个放大器。

优选地，所述第一射频开关电路模块与第二射频开关电路模块包括相连接的环形器与时隙切换开关。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述的多频数字微型直放站，基于FPGA模块融合了GSM/DCS/WCDMA/TD_LTE系统，能够实现多个频率带宽的信号处理，最终实现2G/3G/4G信号覆盖，具有集成度高、成本低的优点。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图示意图；

图2是本实用新型的硬件电路示意图。

附图标记：1、第一介质多频合路器，2、第一射频模拟放大电路模块，20、第一射频模拟前端放大电路模块，21、第一射频模拟后端放大电路模块，3、第一数模转换电路模块，30、第一ADC模数转换电路模块，31、第一DAC数模转换电路模块，4、FPGA模块，5、第二数模转换电路模块，50、第二DAC数模转换电路模块，51、第二ADC模数转换电路模块，6、第二射频模拟放大电路模块，60、第二射频模拟后端放大电路模块，61、第二射频模拟前端放大电路模块，7、第二介质多频合路器，8、第一射频开关电路模块，9、第二射频开关电路模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本实用新型所揭示的一种多频数字微型直放站，融合了GSM/DCS/WCDMA，以及TDD_LTE系统，可以同时覆盖2G/3G/4G网络。

如图1所示，本实用新型所述的一种多频数字微型直放站一较佳实施例的原理结构框图，所述多频数字微型直放站包括

第一介质多频合路器1及第二介质多频合路器7，用于对链路信号进行滤波、分离；

至少一个第一射频模拟放大电路模块2及第二射频模拟放大电路模块6，用于对滤波、分离后的链路信号进行滤波、放大；

至少一个第一数模转换电路模块3及至少一个第二数模转换电路模块5，用于滤波、放大后的链路信号进行数字信号和模拟信号之间相互转换；以及

FPGA模块4，用于对数字信号进行抽取、插值、成形滤波处理；

其中，第一介质多频合路器与施主天线相连接，所述第一射频模拟放大电路模块2与第一介质多频合路器1，以及第一数模转换电路模块3相连接；所述FPGA模块4与第一数模转换电路模，以及第二数模转换电路模块5相连接；所述第二射频模拟放大电路模块6与第二数模转换电路模块5，以及第二介质多频合路器7相连接，所述第二介质多频合路器与重发天线相连接。

结合图1和图2所示，所述第一射频模拟放大电路模块2包括第一射频模拟前端放大电路模块20和第一射频模拟后端放大电路模块21；所述第一数模转换电路模块3包括第一ADC模数转换电路模块30和第一DAC数模转换电路模块31；所述第二数模转换电路模块5包括第二ADC模数转换电路模块51和第二DAC数模转换电路模块50；所述第二射频模拟放大电路模块6包括第二射频模拟后端放大电路模块60和第二射频模拟前端放大电路模块61。

更进一步的，处理下行链路信号时，所述第一射频模拟前端放大电路模块20与第一介质多频合路器1，以及第一ADC模数转换电路模块30相连接，并且，所述第一ADC模数转换电路模块30与FPGA模块4相连接，所述第二DAC数模转换电路模块50与FPGA模块4，以及第二射频模拟后端放大电路60模块相连接，并且所述第二射频模拟后端放大电路模块60与第二介质多频合路器7相连接；具体的，所述第一介质多频合路器1分离出下行链路信号，将所述下行链路信号输入至第一射频模拟前端放大电路模块20进行信号放大、滤波处理，处理后的下行链路信号通过第一ADC模数转换电路模块30将模拟信号转换为零中频数字信号，所述零中频数字信号输入至FPGA模块4进行数字滤波处理，经过FPGA模块4处理后的下行链路信号通过第二DAC数模转换电路模块50将数字信号转换为模拟信号，所述模拟信号经过第二射频模拟后端放大电路模块60放大、滤波处理后，输入至第二介质多频合路器7合路后输出。

处理上行链路信号的过程与处理下行链路信号的过程相反，具体的，所述第二射频模拟前端放大电路模块61与第二介质多频合路器7，以及第二ADC模数转换电路模块51相连接，并且第二ADC模数转换电路模块51与FPGA模块4相连接，所述第一DAC数模转换电路模块31与FPGA模块4、以及第一射频模拟后端放大电路模块21相连接，并且第一射频模拟后端放大电路模块21与所述第一介质多频合路器1相连接；具体的，所述第二介质多频合路器7分离出上行链路信号，并将所述上行链路信号输入至第二射频模拟前端放大电路模块61进行放大、滤波处理，处理后的下行链路信号经过第二ADC模数转换电路模块51将模拟信号转换为零中频数字信号，并输入至FPGA模块4进行数字滤波处理，FPGA模块4处理后的上行链路信号通过第一DAC数模变换电路转变为模拟信号，所述模拟信号经过第二射频模拟后端放大电路模块60放大、滤波后，通过第一介质多频合路器1合路后输出。

本实施例中，在处理TD_LTE信号时，第一介质多频合路器1和第二介质多频合路器7无法分离出TD_LTE上下行时隙信号，因此，在第一介质多频合路器1与第一射频模拟放大电路模块2之间设有第一射频开关电路模块8，第二介质多频合路器7与第二射频模拟放大电路模块6之间设有第二射频开关电路模块8，具体的，所述第一射频开关电路模块8与第二射频开关电路模块8均包括环形器和时隙切换开关，所述环形器能够使链路信号单向传输，最后进入时隙切换开关将TD_LTE上下行时隙信号进行分离。

结合图1和图2所示，本实用新型所述的多频数字微型直放站，通过FPGA模块与多个第一射频模拟放大电路模块2、第一数模转换电路模块3、第二数模转换电路模块5，以及第二射频模拟放大电路模块6相连接，能够实现GSM/DCS/WCDMA，以及TDD_LTE制式下的2G/3G/4G覆盖。

本实施例中，GSM/DCS/WCDMA，以及TD_LTE制式信号分别包括GSM下行链路信号和GSM上行链路信号，DCS下行链路信号和DCS上行链路信号，WCDMA下行链路信号和WCDMA上行链路信号，以及TD_LTE上下行时隙信号。进一步的，以GSM系统、TD_LTE系统为例，对GSM下行链路信号和GSM上行链路信号，以及TD_LTE上下行时隙信号处理时各个模块进行详细的说明，并且DCS，以及WCDMA系统与GSM系统相同。

(1)处理GSM下行链路信号和GSM上行链路信号

如图2所示，处理GSM下行链路信号时，所述第一射频模拟前端放大电路模块20包括低噪声放大器、声表面滤波器，以及放大器，具体的如图2所示，所述低噪声放大器、声表面滤波器，以及放大器依次连接，下行链路信号通过低噪声放大器进行放大后，再通过声表面滤波器进行滤波处理，滤波处理后的下行链路信号需要再次放大后输入至第一ADC模数转换电路进行进一步的处理，所述放大器集成了数字ATT功能，调整直放站增益大小，从而达到控制上下行链路平衡。

所述第一ADC模数转换电路模块30包括低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器、放大器，以及FIR数字滤波器，具体的如图2所示，所述低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器、放大器，以及FIR数字滤波器依次相连接；经过放大、滤波后的下行链路信号进入第一ADC模数转换电路模块30后首先进行低噪声放大，放大后的信号进行IQ正交调制，调制后的信号通过混频器并与本地频率合成器产生的震荡频率进行混频，合成零中频信号，所述零中频信号进一步放大后进入FIR滤波器，通过AD模数转换为零中频数字信号，最后送入至FPGA模块4进行基带信号处理。

所述FPGA模块4主要对数字信号进行抽取、插值、形成滤波处理，具体的，所述FPGA模块4通过数字下变频把AD过来的过速率信号降到适合数字信号处理的速率，通过FIR抽取滤波器等一系列的处理，选择出所需要的频带或者带宽，在经过数字上变频插值滤波，把需要的频带或者带宽搬移到所需要的载频上。

所述第二DAC数模转换电路模块50包括CIC插值滤波器、增益放大器、混频器，所述CIC插值滤波器、增益放大器、混频器依次相连接；FPGA模块4处理后的数字信号进行DA变换转换为模拟信号器，主要作用对进入的数字信号进行DA变换滤波放大，然后通过与本地频率合成器产生的振荡频率进行混频，混频后的信号进行放大后输出。

所述第二射频模拟后端放大电路模块60包括至少一个放大器、声表面滤波器，具体的如图所示，第二射频模拟后端放大电路模块由放大器、声表面滤波器、放大器、放大器依次连接组成，对第二DAC数模转换电路模块50输出的模拟信号进行放大、滤波处理。

处理GSM上行链路信号时，所述第二射频模拟前端放大电路模块61包括低噪声放大器、声表面滤波器、放大器，具体的如图2所示，低噪声放大器、声表面滤波器，以及放大器依次相连接，对GSM上行链路信号进行放大、滤波处理。

所述第二ADC模数转换电路模块51包括低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器、放大器，以及FIR数字滤波器，具体的如图2所示，所述低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器、放大器，以及FIR数字滤波器依次相连接，经过放大、滤波后的上行链路信号进入第二ADC模数转换电路模块51后首先进行低噪声放大，放大后的信号进行IQ正交调制，调制后的信号通过混频器并与本地频率合成器产生的震荡频率进行混频，合成零中频信号，所述零中频信号进一步放大后进入FIR滤波器后通过AD变换后转换为零中频数字信号，最后送入至FPGA模块4进行基带信号处理。

所述第一DAC数模转换电路模块31包括CIC插值滤波器，增益放大器、混频器，如图2所示，所述CIC插值滤波器、增益放大器、混频器依次相连接；FPGA模块4处理后的数字信号进行DA变换转换为模拟信号，主要作用对进入的数字信号进行DA变换滤波放大，然后通过与本地频率合成器产生的振荡频率进行混频，混频后的信号进行放大后输出。

所述第一射频模拟后端放大电路模块21包括声表面滤波器，放大器，具体的，如图2所示，所述声表面滤波器和放大器依次相连接，第一射频模拟后端放大电路模块21对第二DAC数模转换电路模块50输出的模拟信号进行放大、滤波处理。

(2)处理TD_LTE上下行时隙信号

处理TD_LTE下行时隙信号时，第一射频模拟前端放大电路模块20包括放大器，如图2所示，所述放大器与时隙切换开关相连接，所述时隙切换开关与环形器相连接，时隙切换开关分离出TD_LTE下行信号后输入至第一射频模拟前端放大电路模块20进行放大处理；

所述第一ADC模数转换电路模块30包括低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器、放大器，以及FIR数字滤波器，具体的如图2所示，所述低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器、放大器，以及FIR数字滤波器依次相连接；经过放大、滤波后的下行链路信号进入第一ADC模数转换电路模块30后首先进行低噪声放大，放大后的信号进行IQ正交调制，调制后的信号通过混频器并与本地频率合成器产生的震荡频率进行混频，合成零中频信号，所述零中频信号进一步放大后进入FIR滤波器，通过AD模数转换为零中频数字信号，最后送入至FPGA模块4进行基带信号处理。

所述FPGA模块4主要对数字信号进行抽取、插值、形成滤波处理，具体的，所述FPGA模块4通过数字下变频把AD过来的过速率信号降到适合数字信号处理的速率，通过FIR抽取滤波器等一系列的处理，选择出所需要的频带或者带宽，在经过数字上变频插值滤波，把需要的频带或者带宽搬移到所需要的载频上。

所述第二DAC数模转换电路模块50包括CIC插值滤波器、增益放大器、混频器，所述CIC插值滤波器、增益放大器、混频器依次相连接；FPGA模块4处理后的数字信号进行DA变换转换为模拟信号器，主要作用对进入的数字信号进行DA变换滤波放大，然后通过与本地频率合成器产生的振荡频率进行混频，混频后的信号进行放大后输出。

所述第二射频模拟后端放大电路模块60包括至少一个放大器、声表面滤波器，具体的如图所示，第二射频模拟后端放大电路模块由放大器、声表面滤波器、放大器、放大器依次连接组成，对第二DAC数模转换电路模块50输出的模拟信号进行放大、滤波处理。

放大、滤波处理后的信号输入至与第二介质多频合路器相连接的环形器中，最终输入至第二介质多频合路器中进行输出。

处理TD_LTE上行时隙信号时，如图2所示，第二射频模拟前端放大电路模块61包括低噪声放大器、声表面滤波器，以及放大器，所述低噪声放大器与时隙切换开关相连接，所述时隙切换开关与环形器相连接，时隙切换开关分离出TD_LTE上行信号后输入至第一射频模拟前端放大电路模块20进行放大处理；

所述第二ADC模数转换电路模块51包括低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器、放大器，以及FIR数字滤波器，具体的如图2所示，所述低噪声放大器、IQ正交调制器、混频器、放大器，以及FIR数字滤波器依次相连接，经过放大、滤波后的上行链路信号进入第二ADC模数转换电路模块51后首先进行低噪声放大，放大后的信号进行IQ正交调制，调制后的信号通过混频器并与本地频率合成器产生的震荡频率进行混频，合成零中频信号，所述零中频信号进一步放大后进入FIR滤波器后通过AD变换后转换为零中频数字信号，最后送入至FPGA模块4进行基带信号处理。

所述第一DAC数模转换电路模块31包括CIC插值滤波器，增益放大器、混频器，如图2所示，所述CIC插值滤波器、增益放大器、混频器依次相连接；FPGA模块4处理后的数字信号进行DA变换转换为模拟信号，主要作用对进入的数字信号进行DA变换滤波放大，然后通过与本地频率合成器产生的振荡频率进行混频，混频后的信号进行放大后输出。

所述第一射频模拟后端放大电路模块21包括放大器，具体的，如图2所示，所述放大器与第一环形器相连接，第一射频模拟后端放大电路模块21对第二DAC数模转换电路模块50输出的模拟信号进行放大处理后，通过环形器输入至第一介质多频合路器中输出。

多频数字微型直放站系统采用多种制式的移动通信网络进行融合，具体包括TDD_LTE、GSM、DCS、WCDMA制式的2G、3G和4G网络，具体实现中还可根据运营商提供的网络制式进行部署，从而实现基站与移动端之间的通信。

本实施例中，以GSM/TD_LTE制式为例，对多频数字微型直放站的信号流走向进行详细的说明，其中，DCS、WCDMA制式与GSM制式原理基本相同。

在GSM系统中，施主天线(图未示)通过无线空间耦合来自基站的下行链路信号，通过第一介质多频合路器1分离出GSM下行链路信号，GSM下行链路信号进入第一射频模拟前端放大电路进行信号放大滤波，接着进入第一ADC模数转换电路模块30将模拟信号转化为零中频数字信号，零中频数字信号在FPGA模块4中进行数字滤波器信号处理，处理后的数字基带信号送入第二DAC数模转换电路模块50将数字信号转化为模拟信号然后送入第二射频模拟后端放大电路模块60进行信号放大滤波，最后送入第二介质多频合路器7合路输出。相反的，重发天线(图未示)接收来自空间无线耦合的上行链路信号，经过第二介质多频合路器7分离出GSM上行链路信号，GSM上行链路信号通过第二ADC模拟转换电路模块进行模数变换，将模拟信号转化为数字信号送入FPGA模块4进行数字滤波信号处理，处理后的基带数字信号送入第一DAC数模转换电路模块31将数字信号转化为模拟信号然后送入第一射频模拟后端放大电路模块21，最后通过第一介质多频合路器1合路后输出。

在TDD_LTE系统中，施主天线通过无线空间耦合来自基站的下行链路信号，通过第一介质多频合路器分离出TD_LTE链路信号，TD_LTE链路信号进入第一射频开关电路8分离出TD_LTE上行链路信号，通过第一射频模拟前端放大电路模块20进行信号放大、滤波处理，接着进入第一ADC模拟数字变换电路模块30将模拟信号转化为零中频数字信号，零中频数字信号在FPGA模块4中进行数字滤波器信号处理，处理后的数字基带信号送入第二DAC数模变换电路模块50将数字信号转化为模拟信号，然后送入第二射频模拟后端放大电路模块60进行信号放大、滤波，最后送入第二介质多频合路器7合路输出。重发天线接收来自空间无线耦合的上行链路信号，经过第二介质多频合路器7分离出TD_LTE信号，TD_LTE链路信号进入第二射频开关电路分离出TD_LTE上行信号，通过第二ADC模拟转换电路模块51进行AD变换，将模拟信号转化为数字信号送入FPGA进行数字滤波信号处理，处理后的基带数字信号送入第一DAC数模转换电路模块将数字信号转化为模拟信号然后送入第一射频模拟后端放大电路模块，最后通过第一介质多频合路器合路后从BS端口输出。

本实用新型所述的多频数字微型直放站，基于FPGA模块融合了GSM/DCS/WCDMA/TD_LTE系统，实现2G/3G/4G信号处理，具有集成度高、成本低的优点。

本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。